MID: Elektronikus orgona: 6 lépés

2025 Szerző: John Day | day@howwhatproduce.com. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Ez az útmutató segít eligazodni abban a régi szeretetlen elektronikus orgonában, amely a garázsban vagy a pincében van, és modern hangszerré alakítani. Nem fogunk túl sokat foglalkozni az adott orgona részleteivel, azon kívül, hogy azt mondjuk, hogy alapvetően a tipikus zenei billentyűzet olyan billentyűkészlet, amelyek egy közös buszhoz való csatlakozáskor csatlakoznak. A régi világban jelentős áramkörök léteztek a billentyűk mellett, ami miatt egy kimenetet továbbítottak a buszra, amit viszont felerősítettek és továbbítottak egy audiorendszerre. Ma a billentyűzet érzékelők halmaza; kiolvassuk az egyes kulcsok állapotát, és elküldjük a módosításokat egy szoftveres szintetizátornak, amelyet a MIDI parancsok hajtanak meg.

Az utasítás a folyamat nagy részét lefedi, a kulcsok digitális állapotának összegyűjtésétől, kezelésétől Arduino mikroprocesszorral, MIDI adatfolyam kiépítésétől és továbbításától a szintetizátort futtató számítógéphez (beleértve a Raspberry Pi -t).

1. lépés: A billentyűzet absztrakciója

Az alábbiakban egy absztrahált elektronikus orgonát ábrázolunk, ahol minden sor billentyűk, megállók vagy egyéb vezérlőkapcsolók halmaza. A 0 oszlopbejegyzések az egyes kulcsokat jelölik, és a - busz, amelyhez a gomb megnyomásakor csatlakozik. A 61 kulcsos nagy kézikönyv lehet az első sor, a duzzadási kézikönyv a második sor, a pedálok a harmadik, a megállók stb. Pedig a negyedik. A sorok valójában 64 elemet tartalmaznak, mivel digitális jelentősége 2 -nél nagyobb, mint 61. A billentyűzet soraiban a billentyűk a normál zenei konvenciót követik, C -vel balra.

Busz 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Busz 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Busz 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Busz 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Minden busz független, és elektromosan el van szigetelve társaitól. Az első 8 elem félkövérrel van kiemelve, 8 ilyen blokk pedig a fenti elrendezésben. A következő lépés egy nyomtatott áramköri lapot részletez, amely a félkövér elemeken működik, és a többi 7 blokkot.

A kulcsokat fent 0 -ként ábrázoltuk. Ezt egy kicsit tovább is vihetjük, és azt mondhatjuk, hogy a billentyű megnyomásakor digitális 1, máskülönben 0. A kulcsok lehetnek hagyományos zenei fehér lapos vagy fekete élesek, orgonapedálok, orgonaállók, vagy forgókapcsolók, amelyek szaxofonos hangot adhatnak nekünk. Egyszerűen úgy tekintünk a műszerre, mint egy buszok kapcsolóinak halmazára, és lényegében egy 0 és 1 -es digitális adatfolyamra.

2. lépés: Kábelezés a billentyűzetről

A billentyűzet bekötésének megkönnyítése érdekében egy nyomtatott áramköri lapot készítettek az Eagle CAD használatával. Mérete körülbelül 96 mm x 43 mm, és 8 darab szükséges, amelyek az orgona billentyűzetének hátsó részén húzódnak.

Nézzük meg részletesen ezt a nyomtatott áramköri lapot (PCB). A bal oldali kép a NYÁK eleje, amelyre az alkatrészeket szerelik, a jobb pedig a hátulja, ahol az alkatrészeket forrasztjuk.

Először is, a tetején lévő 2X3 komponenseket a fenti billentyűkhöz kell csatlakoztatni, a felső két csatlakozó busz 0 és 1, a következő pár 2 és 3, és az alsó pár szintén a 2 és 3 busz. Azt találták, hogy egy NYÁK A 2X3 fejléc elég merev volt ahhoz, hogy az Arduino pajzs huzalozásához hasonlóan az egyszálú összekötő vezetéket befogadja a kulcsokból, amelyeket egyszerűen a fejlécbe nyomtak. Az általam használt bekötőhuzalt az eredeti orgánumból vették ki; átmérője 0,75 mm.

Tehát minden 2X3 fejléc tartalmaz egy oszlopot a vastag kiemelt billentyűkből, vagy nagy vonalakban egy megjegyzést. A tábla tehát 8 ilyen fejlécet igényel. A képen egy ilyen női fejléc található a bal felső sarokban. A kártya középső része 32 diódával (1N4148 vagy hasonló) van feltöltve, amelyek mindegyike a piros bemenetek egyikének felel meg. A dióda polaritása a táblán feltüntetett módon látható, a tábla felső végén katóddal (fekete sáv). Egyetlen dióda látható a 4. pozícióban. Végül egyetlen 2X5 -ös fejfej tölti ki a tábla legalsó részét. A felső 2 csap nincs csatlakoztatva. Az 1. tüske a jobb alsó sarokban található, és a bal oldali 4 diódához csatlakozik, a 2-es tű az 5-8-as diódákhoz, végül a 29-32 csatlakozik a 8-as tűhöz. A fejrész levágható egy hosszabb DIL szakaszból, ahogy az a tábla. A különböző komponensek közötti huzalozás maga a NYÁK -on belül történik, az egyetlen forrasztáshoz a diódák és a fejrészek szükségesek.

Ezek közül a teljes táblák közül 8 közvetlenül a kézikönyvek alá van szerelve a mellékelt rögzítőfuratok segítségével, kényelmesen átnyúlva az orgonán. Ennek a táblának az a feladata, hogy egy 8 kulcsos blokkot vegyen át 4 buszon, és mutassa be egy férfi fejrészhez, amelyhez 10-utas szalagkábelt kell csatlakoztatni a következő lépéshez. A tábla kialakítása letölthető a mellékelt zip fájlból.

3. lépés: A billentyűzet kimeneteinek konszolidálása a váltóregiszterekbe

A fentiek szerint két további PCB -re van szükség. DIN R5 néven ismertek, és népszerűek a MIDI világában, bár egyszerűen csak váltóregisztrációs funkciót biztosítanak. Először is, a felső vízszintes szakaszban 4 db 2X5 -ös dugó látható, amelyek szalagkábellel csatlakoznak a fenti 8 táblán lévő 2X5 -ös megfelelőhöz. Két DIN -lemezre van szükségünk 8 ilyen kábel elhelyezéséhez.

A fórumon további IC-chipek találhatók, amelyek 32 bites váltóregisztert képeznek, és végül számunkra érdekes 2X5 fejléc, amelyek közül az egyik (J2) csoportok további DIN kártyákhoz (a második), a másik pedig a J1 Arduino vagy Arduino-szerű mikroprocesszorunk.

Összefoglalva:

• Akár 4 busz 64 kulcsos betáplálás
• 8 kártya 32 bemenettel, 8 kimenet buszonként
• ezek a 64 kimenetek 2 db 32 bites váltóregiszterbe táplálódnak
• az Arduino mikroprocesszor áthalad a buszokon

4. lépés: A hardver összeszerelése

Az Arduino, a két DIN tábla és az orgonakulcs -szalag kábelei közötti kapcsolatokat a fenti kép szemlélteti. Ne feledje, hogy a második DIN J2 üresen maradt.

A csatlakozók IDC technológiát (szigetelés-elmozdulás érintkező) alkalmaznak, és a vezetékeket nem kell lecsupaszítani vagy szétválasztani. Ezeket a hobbistáknál kapható tömörítő szerszámmal alkalmazzák a kábelre. A préselt kábel bal oldalán borotvapengével lehet tisztítani; a közepén a csatlakozó alatt 2X5 -ös női aljzat található; és jobbra a csatlakozó felülnézete.

A DIN táblákat és az egyedi PCB lapokat kerek fejű sárgaréz facsavarokkal és távtartókkal rögzítették az orgonafaipari munkákhoz. Az orgonára szerelt egyedi NYÁK-lemezek résznézete a fenti képen látható. A felső bekötőhuzal -kábelek ütközőket vagy vezérlőket kötnek a táblákhoz, és a bal oldali tömeg a pedálokból származik. Végül a hanggenerátorok és az eredeti orgona egyéb funkcióinak eltávolítása lehetővé tette a szekrény üregének bortárolásra való újrafelhasználását.

5. lépés: Az Arduino komplexum

A fenti két DIN tábla bal oldalán látható Arduino komplexumról lesz szó. Három különböző rétegből áll, amelyek Arduino pajzsként vannak összekapcsolva. A rétegeket tartalmazó PCB -k véletlenül kék, zöld és piros színűek.

A kék réteg (felül) a Freetronics által gyártott pajzs, amely 16X2 folyadékkristályos karakteres kijelzőt biztosít. (2 sor 16 karakterből áll). Nem feltétlenül szükséges, de rendkívül hasznos a billentyűzetek, pedálok és ütközők működésének ellenőrzéséhez. A LiquidCrystal könyvtár hajtja, és más hardverváltozatok könnyen helyettesíthetők.

A piros réteg (alul) egy Spensfun Teensyduino táblára szerelt Teensy 3.2. A Teensy közvetlen MIDI támogatást kínál, és egyébként Arduino UNO -ként viselkedik. Tehát a Teensy használata mentheti az alkatrészeket a későbbiekben. A tápegység (5V 2A) csatlakozója a bal alsó sarokban, az USB csatlakozó pedig a soros vagy MIDI kimenetet támogatja a bal középen. A felső és alsó élek fejlécei szabványos Arduino pajzs funkciót biztosítanak.

A zöld réteg (kék és piros közé szorítva) egy egyedi NYÁK lap. Célja nagyrészt a bitek és darabok támogatása, mint például a DIN táblákhoz való kapcsolódás, és a külső vezetékek levágása. Funkcióinak egy része felesleges. Tartalmaz néhány áramkört a MIDI támogatására szabványos Arduino UNO -n keresztül. Ezenkívül 2X5 -ös férfi fejlécet is biztosít a szalagkábel csatlakoztatásához az első DIN -kártya J1 -fejlécéhez. Egyéb funkciók közé tartozik a hangerőszabályzó támogatás; az eredeti szerv 10K potenciométert (edényt) használt, amelyet egy lábcipő hajtott.

A négy vízszintes fejléc szabványos Arduino pajzs csatlakozást biztosít az alábbi Teensy táblához és a folyadékkristályos kijelzőhöz. A buszállomásra emlékeztető lenyomat a bal alsó sarokban maradék, a bal oldali hosszú függőleges fejléc pedig a négy busszal, a hangerőszabályzóval és a földdel való összeköttetést biztosítja.

Az egyedi táblát az Eagle CAD segítségével fejlesztették ki, és a Gerber komplex PCB -gyártóknak küldött zip fájljai elérhetők a PCB2 zip fájlban.

6. lépés: Az Arduino szoftver

A szoftvert eredetileg egy Arduino UNO -hoz fejlesztették ki, majd később nagyon kevés változtatással módosították a Teensy használatára. A csapok használata változatlan.

A folyadékkristályos kijelző féltucat érintkezőt használ, és úgy döntöttek, hogy az analóg érintkezőket digitális módban használják annak érdekében, hogy a szomszédos tűk tömbjét megkapják a buszokhoz. A hangerőszabályzó egy másik analóg tűt használ analóg módban.

A szoftver nagy része az egyes billentyűzetek, pedál- és leállító gombok olvasásával foglalkozik azáltal, hogy engedélyezi az egyes buszokat, és kihúzza a bitértékeket a DIN táblák által biztosított műszakregiszterekből.

A downstream környezet jellemzően tartalmaz egy Windows, UNIX vagy Linux operációs rendszert futtató processzort, valamint egy szoftver szintetizátort, például a FluidSynth -t, amelyet viszont a jOrgan kezelhet. A FluidSynth -t végső soron egy vagy több Soundfont vezérli, amelyek meghatározzák, hogy milyen hang jön létre egy adott MIDI parancs fogadásakor. Van némi analógia a szövegszerkesztő betűtípusokkal. A billentyűzet és a pedálok esetében az előző vizsgálathoz képest történt változás egy MIDI Note On vagy Note Off sorozat létrehozását eredményezi. A bal oldali gomb a MIDI 36, és a billentyűzeten lévõ növekmény. A buszindex könnyen teret ad a MIDI csatorna számának. A stop gombokhoz MIDI programvezérlő szekvenciák jönnek létre, vagy lehet, hogy célszerű a Note On/Off létrehozása, és a jOrgan vagy hasonló MIDI downstream szoftver feladata, hogy értelmezze, beállítsa és kibővítse. Bármilyen irányt is választanak, a végső döntést a downstream Soundfont (ok) meghatározása írja elő. A szoftvert különböző formákban használták MIDI generálásához USB -n keresztül a Wurlitzer alkalmazást és a FluidSynth operációs rendszert futtató Windows rendszerhez, valamint egy Raspberry Pi -hez, amely FluidSynth -t és egy általános MIDI Soundfont futtat. Ez a leírás vázlatosan vázlatos, de bárkinek, aki ismeri az Arduino környezetet vagy a C -t, nem lesz nehézsége annak módosítására saját céljaira; ésszerű belső dokumentáció és ésszerű modularitás áll rendelkezésre.

Az Arduino szoftvert az organino.zip tartalmazza.